Ein Salamander mit einem Genom von 10-facher Größe unsere wachsen nach verlorenen Gliedern

Es ist so süß! Lass uns im Namen der Wissenschaft sein Bein abhacken. Es wird nachwachsen.Vergrößern / Es ist so süß! Lassen Sie uns sein Bein im Namen von abhacken Wissenschaft. Es wird wieder wachsen. IMP Wien

Einige menschliche Gewebe, wie Leber und Muskeln, behalten das Fähigkeit, nach einem Schaden wieder zu wachsen. Aber die meisten unserer Körper tun es nicht – wenn du verlierst ein Glied, das Glied ist weg. Aber anderswo im Tier Königreich ist die Regeneration viel weiter verbreitet. Viele Reptilien können Nachwachsen Schwänze und einige Salamander können ganze Gliedmaßen ersetzen. Mehr entfernte verwandte Würmer, die Planarien genannt werden, können in mehrere geteilt werden Stücke und sehen, dass jedes Stück einen völlig neuen Körper nachwächst.

Einige Organismen wurden aufgrund ihrer Spezifität eingehend untersucht Regenerationsfähigkeit: der Planar Schmidtea mediterranea und a Art von Salamander genannt Axolotl (Ambystoma mexicanum). Aber Diese Studien wurden durch die Tatsache eingeschränkt, dass wir keine haben vollständiger Katalog der Gene für diese Organismen. Versuche zu korrigieren das war festgefahren durch die Tatsache, dass die Genome zu sein schienen übersät mit doppelten Kopien virusähnlicher DNA – im Fall der Axolotl, genug, um sein Genom auf das 10-fache seiner Größe zu vergrößern unser eigenes.

Jetzt haben Forscher einen Weg gefunden, um diese Hürde zu überwinden, und sie haben hochwertige Kopien von beiden Planaren bekommen und das Axolotl-Genom. Leider vergießen die Kopien nicht viel Licht auf die Regenerationsfähigkeit der Tiere. Und all das Extra-DNA, die vom Axolotl getragen wird, scheint nichts zu bewirken insbesondere nützlich.

Repetitive DNA und wie man sie sequenziert

Repetitive, scheinbar nutzlose DNA ist in fast jedem vorhanden Genom. Das menschliche Genom zum Beispiel trägt mehr DNA, die gekommen ist von alten Virusinfektionen als es verwendet, um Proteine ​​zu kodieren. Mit einem Mit wenigen Ausnahmen können die meisten Organismen eine angemessene Menge an DNA tolerieren das bietet keine nützliche Funktion – oft als “Junk-DNA” bezeichnet. Bei einigen Organismen ist dies jedoch extrem. Die Kiefern, z Zum Beispiel scheint jedes Chromosom bis zum physischen gestopft zu sein Grenzen mit repetitiver DNA.

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Das Axolotl mit 32 Milliarden DNA-Basen in seinem Genom erschien in diesem Lager zu sein. Und nach Salamander-Maßstäben ist es ein Verwandter Leicht. Einige seiner Verwandten haben die 40-fache DNA von uns mickrig Menschen.

Dies scheint zwar kein Problem für die Organismen zu sein, die Haben Sie all die überflüssige DNA, ist es ein Problem für jeden, der es versucht finde ihre Sequenzen heraus. DNA-Sequenzierungsmethoden sind im Allgemeinen Effektiv zum Erzeugen von Sequenzlesevorgängen von einigen hundert Basen lang. Die Software erkennt dann Überlappungen in diesen Fragmenten und setzt sie zu längeren zusammenhängenden Sequenzen zusammen. Aber für ein Genom, das mit repetitiver DNA gefüllt ist, ähnlich aussehende Sequenzen kann hunderte oder tausende Male auftreten, überall verstreut das Genom.

Die Software ist sehr verwirrt und hinterlässt das Genom Hunderte oder Tausende kurzer Fragmente. Genau das ist was passiert mit früheren Versuchen, den Planar und zu sequenzieren Axolotl-Genome.

Die aktuelle Arbeit stützt sich auf eine relativ neue Methode der Sequenzierung DNA. Es platziert ein DNA-kopierendes Enzym und ein einzelnes DNA-Molekül in einer winzigen Kammer und schaut dann zu, wie es fluoresziert beschriftete Unterlagen zum Kopieren. Die Änderungen im Fluoreszenzsignal Sagen Sie uns, welche spezifische Basis bei jedem Schritt verwendet wurde und somit, welche Reihenfolge ist.

Die gute Nachricht ist, dass diese Methode für sehr lange Strecken funktioniert von DNA, oft über 1.500 Basen lang. Die schlechte Nachricht ist, dass es so ist relativ fehleranfällig, so dass Sie nicht wirklich vertrauen können, dass es hat habe jede einzelne Basis richtig gemacht.

Das Team hinter der neuen Arbeit hat Software entwickelt, die kombiniert das Beste aus beiden Sequenzierungsmethoden. Es nutzt die lange liest, um die wahrscheinliche Sequenz des Genoms zu identifizieren, da es ist lang genug, um die meisten sich wiederholenden DNA zu überbrücken. Aber kürzer, mehr Genaue Ablesungen werden verwendet, um die Details der Genauigkeit einzugeben Reihenfolge. Das Ergebnis war ein viel detaillierterer Blick auf die DNA dieser Arten tragen.

Regeneration und andere Kuriositäten

Können uns diese Genome etwas über das Unglaubliche erzählen? Regenerationsfähigkeit dieser Organismen? Die Antwort ist a qualifizierte “vielleicht”. Für den Planar waren die Forscher in der Lage identifizieren Sie ungefähr 1.000 wahrscheinliche Gene, die wahrscheinlich spezifisch für sind diese Organismen. Weitere 450 Gene, die weit verbreitet sind Tiere fehlten auch. Es mag also etwas da sein, aber das ist a Viele Gene zum Durchsuchen, um es herauszufinden.

Auf der Axolotl-Seite konnten die Forscher fünf identifizieren Gene, die in Reptilien oder Säugetieren nicht vorhanden sind, in denen sie jedoch aktiv sind der Stumpf eines regenerierenden Gliedes. Zwei davon wussten wir bereits über, und die anderen geben uns nicht viel Ahnung, was sie könnte tun. Also, während die Gen-Liste das Leben leichter machen kann Forscher studieren Regeneration, es gibt nicht viel in der Art der Forschung auf eigene Faust.

Beide Genome treiben immer mehr nach Hause offensichtlich: fast jeder organismus ist irgendwie komisch. Im Wirbeltiere gibt es zwei eng verwandte Gene (Pax3 und Pax7) das hilft, die Entwicklung einer großen Anzahl von Geweben zu lenken. Axolotl scheint eines von ihnen und das verbleibende Gen verloren zu haben erledigt alle Funktionen, die normalerweise zwei Gene erfordern.

Einhundertvierundzwanzig der in Planarien fehlenden Gene sind für Menschen und Mäuse unverzichtbar, aber die Würmer scheinen es gut zu machen ohne sie. Eine davon ist wichtig, um zu überprüfen, ob alle von Die Chromosomen einer Zelle sind bereit, sich zu teilen. Das System existiert immer noch in Planarien; es muss einfach einen anderen Mechanismus verwenden. Planaria scheint auch ein Gen zu fehlen, das für die Herstellung von Fetten essentiell ist. das heißt, sie müssen sie alle von ihrer Diät bekommen.

Planaria hat auch das größte Stück mobiler DNA, das man draußen findet von Pflanzen. Die große Pflanzenversion hieß Ogre, also die Forscher haben diesen einen Burro nach “großer, unbekannter Wiederholung” benannt rivalisierender Ogre. ”

Die Forschung löst also nicht wirklich viel von dem Herausragenden Fragen zur Regeneration. Aber es ist ein wichtiger Schritt vorwärts In Bezug auf die Technik, da es zeigt, dass wir jetzt einen besseren Griff bekommen können auf eine große Anzahl von Genomen, die zuvor unsere verursacht haben Software zum Zusammenbrechen. Und wieder einmal fährt es nach Hause, dass z Genome, Größe spielt keine Rolle.

Nature, 2018. DOI: 10.1038 / nature25458, 10.1038 / nature25473 (Über DOIs).

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